新聞 | STED納米顯微成像在癌癥前沿研究領(lǐng)域的應(yīng)用

記愛丁堡超高分辨率成像聯(lián)盟

Alison Dun博士采訪

作者｜Dr. Alison Dun 1

作者｜Dr. Julia Roberti 2

1 愛丁堡大學(xué)、赫瑞-瓦特大學(xué)超高分辨率成像聯(lián)盟（ESRIC）

2 徠卡顯微系統(tǒng)Leica Microsystems

Alison Dun博士是英國愛丁堡大學(xué)與赫瑞-瓦特大學(xué)超高分辨率成像聯(lián)盟（ESRIC）的博士后、設(shè)備負(fù)責(zé)人。在她的博士和工作研究中，她使用了大量顯微鏡設(shè)備。近期，在BBC的采訪中，Alison Dun博士向我們介紹了STED（受激發(fā)射損耗）納米顯微鏡如何幫助研究人員在對(duì)抗癌癥的過程中更好地理解人類身體中出現(xiàn)的問題，從而給未來的治療帶來希望。

下面是部分采訪內(nèi)容：

Q1

Dr. Dun，在ESRIC目前研究的癌癥研究主要方向在哪里？

作為一個(gè)開放機(jī)構(gòu)，ESRIC與蘇格蘭和世界其他地區(qū)的科學(xué)家一起，致力于研究包括癌癥在內(nèi)的一系列疾病。我們和赫瑞-瓦特大學(xué)Dr. Nick Leslie合作的一個(gè)特別項(xiàng)目是用超高分辨率來觀察一種叫做PTEN的蛋白質(zhì)，其作用是在健康個(gè)體中抑制腫瘤的生長。

PTEN蛋白質(zhì)的減少或*缺乏在許多癌癥中都有體現(xiàn)，如前列腺、乳房和肺等。

圖1. Atto 590標(biāo)記mitofilin的成纖維細(xì)胞線粒體。

Jans et al, PNAS, 2013

Q2

在這些領(lǐng)域中，哪些問題STED納米顯微鏡可以提供答案，而其他類型顯微鏡無法提供呢？

為了研究像癌癥一樣的疾病，我們需要深入的觀察它們的生物學(xué)結(jié)構(gòu)，但是其尺度太小，以至于我們現(xiàn)在仍然無法*看清楚，癌癥細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的很多生物過程也沒有充分理解。

但是，STED納米顯微鏡可以讓我們比以往任何時(shí)候觀察到更多的細(xì)節(jié)，展現(xiàn)前所未見的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，尤其在活細(xì)胞條件下的亞細(xì)胞級(jí)或分子水平級(jí)別的細(xì)胞情況。

圖2. 非洲爪蟾核孔復(fù)合物

黑白：作為驗(yàn)證的掃描電鏡照片，

綠色：Atto 590標(biāo)記的中央孔道蛋白,

紅色：KK114標(biāo)記的周邊跨膜蛋白gp210。

Gottfert et al., Biophysical Journal, 2013

Q3

您覺得STED納米顯微鏡令人印象深刻的優(yōu)勢是什么？

各種類型顯微鏡技術(shù)都有其優(yōu)勢和“挑戰(zhàn)”，因此，在研究中使用適合的工具十分重要。就所見即所得而言，我認(rèn)為STED納米顯微技術(shù)比其他超高分辨率技術(shù)有真正的優(yōu)勢（real advantage）。當(dāng)STED激發(fā)光打開時(shí)，我們可以同時(shí)得到一張共聚焦圖像作為參考，因此，對(duì)STED的圖像結(jié)果，我們認(rèn)為是真實(shí)可信的。

此外，當(dāng)觀察比STED分辨率更小的結(jié)構(gòu)時(shí)，我們也可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，比如樣本準(zhǔn)備或處理方法，在樣本準(zhǔn)備和技術(shù)實(shí)現(xiàn)之間達(dá)到良好的平衡，為研究提供行之有效的方案和可預(yù)期的結(jié)果。

在超高分辨領(lǐng)域，STED的多色標(biāo)記成像是一個(gè)巨大的進(jìn)步，這對(duì)生物學(xué)家來說是非常重要的，因?yàn)樗刮覀兡軌蚋玫貐^(qū)分不同結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)，以及及它們之前的關(guān)系和相互作用。

圖3. HeLa細(xì)胞3種免疫染色：綠，NUP153-Alexa 532；紅，Clathrin-TMR；白，Actin-Alexa 488。

Q4

您認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)將如何影響未來腫瘤研究？

除非我們真正了解癌癥是如何在分子水平上發(fā)生的，也就是在納米尺度上，否則，我們開發(fā)不出治療或預(yù)防癌癥的藥物。超高分辨率顯微鏡使我們更好地了解人類細(xì)胞在分子水平上的變化過程，觀察到更微觀的結(jié)構(gòu)，從而更好地理解我們體內(nèi)的癌癥發(fā)生機(jī)制。

徠卡STED技術(shù)

徠卡早在2004年就推出了款超高分辨率4 P i顯微鏡。2007年，Leica Microsystems前瞻性地開始對(duì)STED技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，并在此基礎(chǔ)上不斷推陳出新，突破極限。

圖4. Leica超高分辨顯微技術(shù)不斷創(chuàng)新的14年

關(guān)于徠卡顯微系統(tǒng)Leica Microsystems

徠卡顯微系統(tǒng)是顯微科技與分析科學(xué)儀器之，總部位于德國維茲拉(Wetzlar, Germany)。主要提供顯微結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域的研究級(jí)顯微鏡等專業(yè)科學(xué)儀器。自公司十九世紀(jì)成立以來，徠卡以其對(duì)光學(xué)成像的追求和不斷進(jìn)取的創(chuàng)新精神始終得到業(yè)界廣泛認(rèn)可。徠卡在復(fù)合顯微鏡、體視顯微鏡、數(shù)碼顯微系統(tǒng)、激光共聚焦掃描顯微系統(tǒng)、電子顯微鏡樣品制備和醫(yī)療手術(shù)顯微技術(shù)等多個(gè)顯微光學(xué)領(lǐng)域處于先導(dǎo)地位。

徠卡顯微系統(tǒng)在有七大產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)基地，在二十多個(gè)國家擁有服務(wù)支持中心。徠卡在一百多個(gè)國家設(shè)有區(qū)域分公司或銷售分支機(jī)構(gòu)，并建有遍及的完善經(jīng)銷商服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系。

徠卡顯微系統(tǒng)